一、碳化硅SIC MOSFET特性
Si材料中越是高耐壓器件,單位面積的導(dǎo)通電阻也越大(以耐壓值的約2~2.5次方的比例增加),因此600V以上的電壓中主要采用IGBT(絕緣柵極雙極型晶體管)。
IGBT通過電導(dǎo)率調(diào)制,向漂移層內(nèi)注入作為少數(shù)載流子的空穴,因此導(dǎo)通電阻比MOSFET還要小,但是同時由于少數(shù)載流子的積聚,在Turn-off時會產(chǎn)生尾電流,從而造成極大的開關(guān)損耗。
SiC器件漂移層的阻抗比Si器件低,不需要進(jìn)行電導(dǎo)率調(diào)制就能夠以MOSFET實(shí)現(xiàn)高耐壓和低阻抗。而且MOSFET原理上不產(chǎn)生尾電流,所以用SiC-MOSFET替代IGBT時,能夠明顯地減少開關(guān)損耗,并且實(shí)現(xiàn)散熱部件的小型化。另外,SiC-MOSFET能夠在IGBT不能工作的高頻條件下驅(qū)動,從而也可以實(shí)現(xiàn)無源器件的小型化。與600V~900V的Si-MOSFET相比,SiC-MOSFET的優(yōu)勢在于芯片面積小(可實(shí)現(xiàn)小型封裝),而且體二極管的恢復(fù)損耗非常小。主要應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器電源、高效率功率調(diào)節(jié)器的逆變器或轉(zhuǎn)換器中。
隨著SiC MOSFET制備技術(shù)的改進(jìn)和驅(qū)動問題的解決,其將在電力電子的高頻開關(guān)領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。
二、碳化硅SIC MOSFET替代傳統(tǒng)MOSFET及IGBT的優(yōu)點(diǎn)
碳化硅MOS優(yōu)點(diǎn):高頻高效,高耐壓,高可靠性。 可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,小體積,低重量,高功率密度。相對應(yīng)于傳統(tǒng)MOSFET以及IGBT有以下優(yōu)點(diǎn):
1、高工作頻率:傳統(tǒng)MOSFET工作頻率在60KHZ左右,而碳化硅MOSFET在1MHZ。
用途:高頻工作,可以減小電源系統(tǒng)中電容以及電感或變壓器的體積,降低電源成本,讓電源實(shí)現(xiàn)小型化,美觀化。從而實(shí)現(xiàn)電源的升級換代。
2、低導(dǎo)通阻抗,碳化硅MOSFET單管小的內(nèi)阻可以達(dá)到15毫歐,這對于傳統(tǒng)的MOSFET看來是不可想象的。
用途:輕松達(dá)到能效要求,減少散熱片使用,降低電源體積和重量,電源溫度更低,可靠性更高。
3、耐壓高,碳化硅MOSFET目前量產(chǎn)的耐壓可達(dá)3300V,一般MOSFET耐壓900V,IGBT常見耐壓1200V。
4、耐高溫,碳化硅MOSFET芯片結(jié)溫可達(dá)300度,可靠性,穩(wěn)定性大大高于傳統(tǒng)MOSFET。
所以使用碳化硅MOSFET可以讓電源實(shí)現(xiàn)高效率,小體積,在一些高溫,高壓環(huán)境,必用不可。